[發明專利]風電制氫微電網系統容量配置方法及系統

在審

• 申請號: 202211401122.2
• 申請日: 2022-11-09
• 公開（公告）號: CN115764940A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 韓花麗;陳寒露;胡浩;廖雪松;孫軍;史帥;韋呈春;周琪;劉香滟
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團海裝風電股份有限公司
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;H02J3/38;H02J3/46;H02J3/00;H02J3/32;H02J7/00;H02J7/35;C25B9/65;C25B1/04
• 代理公司: 重慶鼎慧峰合知識產權代理事務所(普通合伙) 50236
• 代理人: 劉立烈

本發明公開了一種風電制氫微電網系統容量配置方法及系統，方法和系統均用于離網風電制氫微電網系統的容量配置，方法包括：首先，獲取風力發電機組所在區域的歷史風速數據，并根據歷史風速數據計算出風力發電機組的發電功率數據；然后，基于發電功率數據，采用進化算法對預先構建的容量優化配置模型進行迭代求解，得到系統中各單元之間的最優容量配比。系統包括：數據處理模塊和迭代求解模塊，數據處理模塊可以獲取風力發電機組所在區域的歷史風速數據，并根據歷史風速數據計算出風力發電機組的發電功率數據。迭代求解模塊可以基于發電功率數據，采用進化算法對預先構建的容量優化配置模型進行迭代求解，得到系統中各單元之間的最優容量配比。

技術領域

本發明涉及使用基于粒子的方法的計算機輔助設計技術領域，具體涉及一種風電制氫微電網系統容量配置方法及系統。

背景技術

與傳統化石能源相比，風電、光電等新型電力能源具有高效性和環保性,而且風能、光能等新能源可以有效應對能源危機和環境污染問題，因此，新能源發電技術得到了世界各國的高度重視和廣泛應用。我國也提出了3060“雙碳”戰略目標，但隨著風、光等新能源的裝機量不斷提升，對電網調峰和調度形成了一定的挑戰。

風電的發電能力和發電質量易受環境因素影響，具有隨機性強、波動性大、間歇發電等特點，造成了風電使用時的困難。氫氣是一種理想的能源載體，具有能量密度高、使用不產生污染、可循環利用、適合大規模存儲和運輸等優點，探索離網風電耦合電解水制氫技術是解決風電消納的一條有效途徑，也能為各行業的減碳做出巨大貢獻。

電解槽按電解質的不同分為堿式電解槽(AEL)、質子交換膜電解槽(PEM)和固體氧化物電解槽(SOEC)，其中AEL技術成熟、成本較低、工業應用廣，適合于大規模制氫場景下的應用。AEL制氫效率受輸入電流、電解液濃度、溫度等多種因素影響，導致其在電源側不同輸入功率情況及不同工作環境下制氫效率不同，且AEL系統慣量大，動態負載追蹤能力較弱。因此，充分考慮AEL的動靜態特性，對風電離網制氫系統容量配置方法進行研究，對于提高風能利用率、提升風電離網制氫微電網系統整體效益具有重要意義。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提出一種風電制氫微電網系統容量配置方法及系統。基于制氫系統動態特性對離網制氫系統的系統容量進行配置，以提高風電利用率，實現微電網系統經濟效益最大化。具體技術方案如下：

第一方面，提供了一種風電制氫微電網系統容量配置方法，該配置方法用于離網風電制氫微電網系統的容量配置，包括：

獲取風力發電機組所在區域的歷史風速數據，并根據所述歷史風速數據計算出風力發電機組的發電功率數據；

基于所述發電功率數據，采用進化算法對預先構建的容量優化配置模型進行迭代求解，得到風電制氫微電網系統中各單元之間的最優容量配比。

結合第一方面，在第一方面的第一種可實現方式中，根據所述歷史風速數據計算出風力發電機組的發電功率數據，包括：

其中，P_{wt_rated}為風力發電機組的額定功率，v_t為歷史風速數據中t時刻的風速，v_{cut_in}、v_{cut_out}、v_rated分別為風力發電機組的切入風速、切出風速和額定風速。

結合第一方面，在第一方面的第二種可實現方式中，以風電制氫微電網系統全生命周期內的經濟效益最大化為優化目標，構建所述容量優化配置模型。

結合第一方面，在第一方面的第三種可實現方式中，對預先構建的容量優化配置模型進行迭代求解時，設定的約束條件包括：